一、移动机器(qì)人的机构
一(yī)般而言,移动机器人的(de)移动机(jī)构(gòu)主要有轮式(shì)移动机构、履(lǚ)带(dài)式移(yí)动机构及足式移动机构,此外还有步进式移动机构、蠕(rú)动式移动机构、蛇行式移动机(jī)构和混合式移动机构(gòu),以适应不同的(de)工作环境(jìng)和场(chǎng)合(hé)。一(yī)般室内移动(dòng)机器人通(tōng)常采用轮式移动机(jī)构,室外移动机器人为了适应野外环境的(de)需(xū)要,多采用(yòng)履带式移动(dòng)机构(gòu)。一些(xiē)仿生(shēng)机器人(rén),通常模仿某(mǒu)种生物运动方(fāng)式而采用相应(yīng)的(de)移动机构(gòu),如(rú)机器蛇采用蛇行式移动(dòng)机构,机(jī)器鱼则采用尾鳍推进式移动机(jī)构。其(qí)中轮式的效率(lǜ)最高,但适应性能(néng)力相对较差;而足(zú)式(shì)的移动适(shì)应能力(lì)最强,但其(qí)效率最(zuì)低。下面介绍(shào)轮(lún)式(shì)移(yí)动机构和足式移动机构。
1 轮式移动(dòng)机构
轮式移动(dòng)机器人是移动机器人中应用最多(duō)的一种机器人(rén),在相对平坦的(de)地面上,用轮式移(yí)动方式是相当优越(yuè)的。轮式移动机(jī)构根据车轮的多少有(yǒu)1轮、2轮、3轮、4轮及多轮机构。1轮及2轮移(yí)动机构在实现上的(de)障碍主要(yào)是(shì)稳定性问题,实际应用的轮式(shì)移动机构(gòu)多(duō)采用3轮和4轮。3轮移动机构一般是一(yī)个前轮,两个后轮。其中,两个后(hòu)轮(lún)独(dú)立(lì)动,前(qián)轮是万向轮,只(zhī)起支(zhī)撑作用(yòng),靠后轮的转速差实现转向(xiàng)。
4轮移(yí)动机构应用最为(wéi)广泛,4轮机构可采用不(bú)同的(de)方式(shì)实现驱动和转(zhuǎn)向,既(jì)可以使用(yòng)后轮分(fèn)散驱(qū)动(dòng),也可以用连(lián)杆机构实现(xiàn)4轮同步转向,这种方式比起(qǐ)仅有前轮(lún)转向(xiàng)的车辆(liàng)可实现更小的转弯半径。
2 足式移动机构
履带式移动机构(gòu)虽在高低不平的地面(miàn)上可(kě)以运动,但是它的(de)适(shì)应性不够好(hǎo),行走(zǒu)时晃(huǎng)动较大,在软地面上(shàng)行(háng)驶时效(xiào)率低。根据调查,地球上(shàng)近(jìn)一(yī)半的地面不适合(hé)传(chuán)统的轮式或履带式(shì)车辆行走,但是一般(bān)的多足(zú)动物却能在这些地方行动自如,显然(rán),足(zú)式移动(dòng)机构在这(zhè)样(yàng)的环境下(xià)有独(dú)特的优势。
足式移动机构对崎岖(qū)路(lù)面具有很好的适应能(néng)力,足式运动方式的立足点(diǎn)是离散的点,可以(yǐ)在可能到达的地面上选择最优(yōu)的支撑点,而轮式(shì)和履带式移动机构必须面临最坏(huài)地形上的几乎所有点。足式运动方(fāng)式还具有(yǒu)主动隔振能力,尽(jìn)管地面高低不(bú)平,机身的运动仍然可以相当(dāng)平稳(wěn)。足式行走机构在不平地面和(hé)松(sōng)软地面上(shàng)的(de)运动(dòng)速度(dù)较高,能耗较少。
现有的足式移动机器(qì)人的足数分(fèn)别为单足(zú)、双足,三足(zú)、四足、六足、八(bā)足,甚至更多。足的数目多,适合于重载和慢(màn)速运(yùn)动。在实际中,由于双(shuāng)足和(hé)四足具有最好的适应性(xìng)和灵活性,也最(zuì)接近(jìn)人类和动(dòng)物,所(suǒ)以(yǐ)用(yòng)得最多。
二、移动机(jī)器人(rén)的分类
1 管道移动机器(qì)人
目前,管道(dào)的检测和维护多采(cǎi)用管(guǎn)道移(yí)动机器(qì)人(rén)来进行。管道移动机器人是一种可沿管道(dào)内壁行(háng)走的机械(xiè),它可以携带一种(zhǒng)或多种传(chuán)感器及操作装置,如CCD摄像机、位置和姿态传感器、超声传感器(qì)、涡流传感器、管道清理装置、管道焊接装置、简单的操作机械(xiè)手等,在操作人员的控制下进行(háng)管道检测维修作业。
2 水(shuǐ)下移(yí)动(dòng)机器人
21世纪是人类开(kāi)发海洋的新世纪,进(jìn)行海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘测、海底(dǐ)打捞救生等,都需要开发海底载人(rén)潜水器和水下移动机器人技术。因(yīn)此,发展水下机器人意义(yì)重大。水下机器人的种(zhǒng)类很多(duō),如载人潜水器(qì)、遥控有缆水下机(jī)器人、自主无缆水下机器人等(děng)。
3 空(kōng)中(zhōng)移(yí)动(dòng)机器(qì)人
空中(zhōng)移(yí)动机器人(rén)在通信、气象、灾害检测(cè)、农业、地质、交通、广播(bō)电视等方面都有(yǒu)广泛的(de)应用。目(mù)前其技术已趋成熟,性(xìng)能日益(yì)完善,逐步向小型(xíng)化、智能(néng)化、隐身化(huà)方向发展,同时与空中(zhōng)移动机器人相关的雷(léi)达、探测、测控(kòng)、传输(shū)、材料等方面也(yě)正处于飞速发展的阶(jiē)段(duàn)。空中移动机器人(rén)主要分(fèn)为仿昆虫飞行移动机器人、飞行移(yí)动(dòng)机(jī)器(qì)人、四轴飞行器、微型(xíng)飞行器等。微型飞(fēi)行器的研制是一项包含了多种交又学科的高(gāo)、精、尖(jiān)技术,其研究(jiū)水平在一定程(chéng)度上可以(yǐ)反映一个(gè)国家(jiā)在微电机(jī)系统技术领域内的实力,它的研制不仅是对其自身问题的(de)解(jiě)决,更(gèng)重要的是,还能对其他许(xǔ)多相关技术领(lǐng)域的发展(zhǎn)起推动作用,所以研制微型飞(fēi)行器不管是从使用价值方面考虑,还是从(cóng)推(tuī)动(dòng)技术发展考虑,对(duì)于(yú)我们国家来说都是迫切需(xū)要发(fā)展的一(yī)项研究工作。
4 军事移动机器人
军事是目前机器人(rén)使用较广泛(fàn)的一(yī)个(gè)领(lǐng)域(yù),随着(zhe)现代战争逐渐向高新(xīn)技术方向发展,机器人使用将大大减少战场(chǎng)上(shàng)人员的伤亡。军用移动机器人有侦察机器人、爆炸物处(chù)理移动机器人、救援机器(qì)人、步(bù)兵支援机器人和无人机等。
5 服务移动机器人
服务机器人是一种半自主或全自主工作、为人类提供务的机器人,目前主要(yào)有(yǒu)医用(yòng)机器人、家用机器人、娱(yú)乐机器人、导游机器人、智能轮椅(yǐ)等。智(zhì)能轮椅是将智(zhì)能(néng)移动机器人技(jì)术应用于电动轮椅,融合多种领域的研究,包括(kuò)移动机器人视觉、移(yí)动机器(qì)人导航(háng)和定位、模式(shì)识别、多种传感(gǎn)器融(róng)合及用户接(jiē)口等,涉及(jí)机械、控制、传感器、人工智能等技术(shù)。
6 仿生移(yí)动(dòng)机器人(rén)
仿生移动机器人是指模仿生物、从事生物特点(diǎn)工作的移动机器人。有一些蛇形移动机器人、蜘(zhī)蛛移动机器人、壁(bì)虎移动机(jī)器(qì)人、机(jī)器蛙等仿生移动机器人,在(zài)搜救、侦查(chá)方(fāng)面都有很好的应用(yòng)价值。
移动机器人(rén)种类繁多,工厂中大量应用(yòng)的自动导引(yǐn)小(xiǎo)车还只是(shì)这个移动机(jī)器人大家庭中的一位成员。在不远的将来,将有更多种类的(de)移动机器(qì)人在我们(men)工作和生活中扮(bàn)演着重要(yào)的(de)角色(sè)。